Способ изготовления изделий типа стаканов

(57)ке м ра нно к ГОСУДАРСТВЕКНЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 3944442/31-2719.08.8523.03.87. БюлВсесоюзный заый институтА.Л, Воронцов621.73(088.8)Холодная объемная штаочник, /Под ред. Г.А.И.: Иашиностроение,1, рис. 38 В.СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНОВИзобретение относитсяталлов давлением, а им способам изготовления изделий типастаканов. Целью изобретения являетсяповышение качества изделий за счетповышения значений ударной вязкости внаправлении поперек продольной осиизделия. Это достигается путем уменьшения угла выхода волокон макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия с помощью ограничения величиныобжатия при выдавливании и соответствующего выбора смазки. При соблюденииусловий реализации процессов происходит ориентирование волокон преимуще-ственно вдоль стенок изделий, 1 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к обработке металлов давлением, преимуц 1 ественно к изготовлению изделий типа стаканов способами, включающими штамповку обратным вьщавливанием. 5Цель изобретения - повышение качества изделий за счет повышения зна. - чений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделия, а также повышение коррозионной стойкости,На фиг. 1 показана расчетная схемас типовым волокном макроструктуры приполучении изделий типа стаканов выдавливанием; на фиге 2 - графики зависимости угла выхода волокна макроструктуры на внутреннюю поверхностьизделия от обхатия и коэффициентатрения между заготовкой и матрицей,Способ осуществляется следуюшим 20образом.Сначала путем рубки или резки прутка получают заготовку, которую калибруют и таким образом получают исходную заготовку под дальнейшие формо 25образуюц(ие операции. Далее на заготовку наносится смазка, после чегопроизводится выдавливание заготовкипуансоном в матрице. Затем, в случаенеобходимости, осуществляются доводочные штамповочные операции, например прямое вьщавливание или вытяжка.Все остальные операции, за исключением обратного вьщавливания практически не изменяют исходное направление во локон макроструктуры заготовки.На фиг. 1 показано типовое волокно макроструктуры, которое до выдавливания прямое и параллельно оси 2,40Необходимо вычислить угол выхода этого волокна на внутреннюю поверхностьстакана Р . При выводе используемотносительные величины всех геометрических размеров, т,е.- высотаочага пластической деформации, Н -45глубина полости, К - радиус матрицы,- начальный радиус волокна;Эрадиус волокна на выходе из очагапластической деформации, Б - рабочийход пуансона отнесены к радиусу ка 50либруощего пояска пуансона, принятого за единицу (г = 1).Из условия постоянства объема легко показать, что глубина полости выдавливаемого стакана связана с рабочим ходом пуансона зависимостью Н (1 +Тангенс угла вьгхода волокна (ропределяется выражением Еру = 1.иРв -1а. о(2) Радиус волокна на выходе из очагапластической,цеформации (с учетом - 1) равен- К - (К - 1) ехр (- ), (3)Б Подставив выражения (1) и (3) ввыражение (2), получимКг-(Кг 1). ехр( 4) )БЕ8(= 1 2.ш ( ) е (4) Раскрывая неопределенность по правилу Лойиталя, согласно которому предел отношения двух функций равен пределу отношения производных этих функций, т,е.-- (К) ехр(- ) БВ)12 К олучаем 2 Ь( в выражение (5)а пластической1,1; р, = О,5) Подставляяу высоты очагмации (при еличифор(6)= 0,6742 1+2 окончательн олучае К 2 откуда 9) Подставляя выр (7), находим еее( = О,)416" е (- - 1 Н 1+ - ). (10)1е Ге Ср 1) = 0,7416Величина об вьщавливании,жатия заготовки при как известно, равна ение (9) в выражение(12) СР. 0,9 сдам,Из графиков этой зависимости для различных коэффициентов трения (фиг. 2) видно, что величинаимеет экстремум при е = 0,44. Таким образом, максимальное значение 5 СКАТ= 0,7416 0,4964 1+ЗА, (11) Допустимое значение обжатия находим из условия, что угол ( как мини- Ю мум на 107 меньше угла. С учетом то 1 о, что в области небольших значений углов (сСр , это условие можно записать в виде Подставив выражения (10) и (11) в выражение (12) и возведя для удобства полученный результат в квадрат, най дем условие, ограничивающее допускаемую величину обжатия е ( -- 1) ф (1 + - )0,2(1 + Зц), (13)1 2 ре 4 е25,Из этого условия допускаемая величина е легко находится методом последовательных приближений, причем получаются две области допускаемых значений е (одна для малых обжатий, другая 30 для больших), из которых выбирается требуемая с учетом того, тонкостенное (т.е. с большим обжатием) или толстостенное (т.е. с малым обжатием) изделие изготавливается. После выбора 35 е из выражения (9) легко находятся требуемые соотношения диаметров пуансона и матрицы, необходимые для проектирования штампового инструмента.Большое влияние на величину углами 40 оказывает коэффициент трения между заготовкой и матрицей р (фиг. 2).Наименьшие значения угла р получаются прии 0,1П р и м е р. Изготовляют изделие 5 типа стакана из стали Ст. 3. Диаметр полости (и, соответственно, диаметр калибрующего пояска, пуансона) 40 мм, глубина полости 182 мм, наружная высота изделия 202 мм. После калибров ки заготовки фосфатируют и омыливают, в результате чего коэффициент трения между заготовкой и матрицей составляет ш = 0,1. Из условия (13) допускае.мые диапазоны обжатий е0,694, из 55 8 4условия (9) Е1,2,поэтому используют матрицу диаметром 48 мм, а дляснижения усилия выдавливания ееустанавливают свободноплавающей ие0,263 (т.е. Н1,95, поэтому ис.пользуют матрицу диаметром 80 мм) .Для сравнения также проводят выдавливание при е = 0,44, Р. = 1,5, диаметре матрицы 60 мм. После выдавливания вдоль оси стаканов посерединевысоты из стенки вырезаются стандартные образцы Менажэ, которые испытываются на ударную вязкость. Ее величина составляет: при е = 0,694, а596 кДж/м при е = 0,26,а=619 краж/мпри е = 0,44, а = 532 кДж/м. Такимобразом, использование изобретенияпозволяет повысить ударную вязкость.Кроме того, за счет уменьшения углавыхода волокон на поверхность изделия увеличивается коррозионная стойкость. Для контроля также проводятвыдавливание при е = 0,26 с р =0,3(заготовку без фосфатирования смазывают животным жиром, данная величинаобжатия выбрана потому, что с новышенным трением трудно получить изделие с более тонкими стенками вследствие больших усилий); а= 548 кДж/м,т.е. на 132 ниже, чем при р =0,1. Формула изобретения1. Способ изготовления изделий типа стаканов, включающий операции получения исходной заготовки, нанесения на нее смазки, выдавливания в матрице и штамповки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделий, а также повышения коррозионной стойкости, выдавливание заготовки производят с обжатием, выби-. раемым из условия е ( -- 1) (1 + - )0,2(1+ЗА), 1 2 ф где е - обжатие;ш - коэффициент трения междузаготовкой и матрицей,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что смазку выбирают из условия обеспечения коэффициента трения р с 0,1.=0,5 Патай Коррек чаказ 850/13 ПодписноеР та С ыти наб д. 4/ Проектна ород,20 18 Составитель В. Карпыче. Редактор О. Бугир - Техред М.Ходанич Тираж 583 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушска